Question

6．四氧化三鐵（Fe₃O₄）磁性納米顆粒穩(wěn)定、容易生產(chǎn)且用途廣泛，是臨床診斷、生物技術(shù)和環(huán)境化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域潛在應(yīng)用的有力工具．水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應(yīng)是3Fe²+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄↓+S₄O₆^2-+2H₂O．
請回答下列問題：
（1）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應(yīng)中，還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，S₂O₃^2-中S的化合價(jià)為+2．
（2）反應(yīng)的化學(xué)方程式中x=4．
（3）每生成 1mol Fe₃O₄，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子為4mol，被Fe²⁺還原的O₂的物質(zhì)的量為0.5mol．

Answer 1

分析 從電荷守恒的角度分析，可配平反應(yīng)的離子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反應(yīng)中3Fe²⁺→Fe₃O₄，當(dāng)3molFe²⁺參加反應(yīng)時(shí)，有2molFe²⁺化合價(jià)升高，反應(yīng)中Fe和S元素的化合價(jià)升高，則Fe²⁺和S₂O₃^2-是還原劑，O元素的化合價(jià)降低，則O₂為氧化劑．

解答 解：（1）反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)部分升高為+3價(jià)，S元素化合價(jià)由+2價(jià)升高到+2.5價(jià)，則還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則S₂O₃^2-中S的化合價(jià)為+2，故答案為：Fe²⁺和S₂O₃^2-；+2；
（2）由電荷守恒可知，（+2）×3+（-2）×2+x×（-1）=-2，則x=4，故答案為：4；
（3）Fe、S元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，由反應(yīng)可知，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移4e^-，所以每生成1mol Fe₃O₄，由O元素的化合價(jià)變化可知，轉(zhuǎn)移電子為1mol×2×[0-（-2）]=4mol，每生成1mol Fe₃O₄，消耗3molFe²⁺，其中有2molFe²⁺被氧化生成+3價(jià)，則被Fe²⁺還原的O₂的物質(zhì)的量為$\frac{2}{2×（2-0）}$mol=0.5mol，
故答案為：4；0.5．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)，為高頻考點(diǎn)，把握電荷守恒和反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難度不大．